Złoża gazu ziemnego i ropy naftowej.

Stare, wyeksploatowane złoża ropy i gazu mogą być wykorzystane do podziemnego składowania dwutlenku węgla. Skały zawierające węglowodory (oznaczone jako A, C, D, E i F) są izolowane od powierzchni ziemi warstwą nieprzepuszczalną B.

Nadmierną emisję dwutlenku węgla do atmosfery można ograniczyć nie tylko w drodze rezygnacji z technologii uważanych za mało ekologiczne. Alternatywne rozwiązanie stanowi zatłaczanie gazu do podziemnych składowisk.

W drugim przypadku konieczne jest jednak zapewnienie szczelności kompleksów skalnych, w których dwutlenek węgla ma być przechowywany. I właśnie ta kwestia powoduje najwięcej kontrowersji.

Przeciekające składowiska

Szczelność podziemnych składowisk kwestionowano niejeden raz. W styczniu 2011 roku udokumentowano w Kanadzie niepokojące zjawisko wzrastającego nasycenia wody dwutlenkiem węgla, zaobserwowane w pobliżu pola naftowego Weyburn-Midale. Pole to jest wykorzystywane w celu składowania gazu w pustkach powstałych po wyeksploatowanych węglowodorach. Więcej o tym zdarzeniu można przeczytać tutaj.

Fakt przenikania dwutlenku węgla do wód powierzchniowych z głębokości prawie półtora kilometra (tam zatłaczano gaz), w dodatku z formacji skalnych dobrze izolowanych od otoczenia, mógł wydawać się mało prawdopodobny. Ze względu na ewentualną szkodliwość potencjalnego przecieku sytuacje takie są jednak badane.

Jak wykryć przecieki?

Możliwe, że już wkrótce wykrycie źródła dwutlenku węgla będzie stosunkowo łatwe. Brytyjsko-amerykański zespół naukowców wykazał, że gaz migrujący z głębi Ziemi wzdłuż uskoków jest wzbogacony w hel i neon. Oba gazy szlachetne powinny pojawić się w podwyższonym stężeniu w wodzie, która zostanie skażona dwutlenkiem węgla z nieszczelnych składowisk.

Jak donosi New Scientist, w przypadku opisanym z terytorium Kanady woda zawierała normalne ilości helu. To powinno wykluczyć powstanie przecieku.

Składowiska jednak bezpieczne

Jednocześnie ukazał się raport prezentujący skuteczne zatłoczenie 65 tys. ton dwutlenku węgla do wyeksploatowanego złoża gazu ziemnego. Eksperyment miał miejsce w Australii, w latach 2008-2009. Jak twierdzą monitorujący składowisko naukowcy, do tej pory nie zanotowano żadnego przecieku.

Przykłady skutecznego składowania dwutlenku węgla w podziemnych formacjach skalnych znaleźć można także w Polsce. W pracy R. Tarkowskiego i J. Stopy (cytowanie poniżej) powołano się na dwie instalacje – w Kamieniu Pomorskim (Pomorze Zachodnie) oraz Borzęcinie (woj. dolnośląskie). Obie rozpoczęły działalność prawie 20 lat temu; obie korzystają z wyczerpanych złóż gazu ziemnego, do których trafia gaz.

Bezpieczeństwo podziemnych składowisk ma zapewnić wykorzystanie odpowiednich kompleksów skalnych, ściśle odizolowanych od otoczenia. Uniemożliwia to przenikanie gazu do innych skał, a w dalszej kolejności – do wody pitnej.

W polskich warunkach za podziemne składowiska mogą posłużyć:

  • wyczerpane złoża ropy naftowej i gazu ziemnego,
  • nieeksploatowane pokłady węglowe,
  • głębokie poziomy wodonośne.

Niezależnie od rodzaju wykorzystywanych składowisk polskie projekty tego typu przewidują monitoring zarówno w trakcie zatłaczania dwutlenku węgla, jak i po jego zakończeniu. Powinno to ułatwić szybkie wykrywanie ewentualnych nieszczelności.

Szkodliwość przecieków

Niezależnie od samej kwestii powstawania przecieków istnieje jeszcze problem ich szkodliwości. We wspomnianym przypadku z terytorium Kanady opisywano katastrofalne skutki pojawienia się gazu w wodzie pitnej. Jednak nie należy zapominać, że sam dwutlenek węgla stanowi stały element atmosfery ziemskiej, a także wody – i w tej postaci nie szkodzi on człowiekowi.

Również dla środowiska efekty przecieków nie byłyby zbyt dramatyczne. Dwutlenek węgla trafia codziennie do atmosfery w o wiele większych ilościach niż mogłyby uwolnić nawet największe nieszczelne składowiska.

Źródła:

  • Stuart M.V. Gilfillan, Mark Wilkinson, R. Stuart Haszeldine, Zoe K. Shipton, Steven T. Nelson, Robert J. Poreda, 2011. He and Ne as tracers of natural CO2 migration up a fault from a deep reservoir. International Journal of Greenhouse Gas Control 5, 6, 1507-1516. DOI: 10.1016/j.ijggc.2011.08.008
  • Charles R. Jenkins et al. Safe storage and effective monitoring of CO2 in depleted gas fields. Proceedings of the National Academy of Sciences. DOI: 10.1073/pnas.1107255108
  • R. Tarkowski, J. Stopa, 2007. Szczelność struktury geologicznej przeznaczonej do podziemnego składowania dwutlenku węgla. Gospodarka Surowcami Mineralnymi 23, 1, 29-137. [PDF]
  • Carbon capture and storage gets a clean bill of health. New Scientist, 15 grudnia 2011.